JP3705722B2 - Surface wave device - Google Patents
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、SHタイプの表面波を利用した端面反射型の表面波装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、SHタイプの表面波を利用した端面反射型の表面波装置が知られている。SHタイプの表面波とは、BGS波やラブ波等のように変位が表面波伝搬方向と垂直で基板表面と平行な成分を主成分とする表面波をいう。このような端面反射型の表面波装置として、バルク波を抑制するために、あるい製造を容易とするために、基板端面に段差あるいは基板に溝を設け、基板端面の上部側端面または溝の内面を反射端面とした構造のものがある(特開平4−82315号公報、特開平7−263998号公報参照)。例えば、特開平4−82315号公報では、基板端面であって表面からSH波のエネルギーの80%が集中する厚み以上の厚みを隔てた高さ位置に段差を設けることにより、SH波の共振に対してバルク波共振の影響を遮断でき、バルク波共振に基づく不要スプリアスが効果的に抑圧されるとされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように反射端面の高さを所定の高さ以上に設定した場合にも、所望の共振特性や通過帯域特性が得られないことがあった。すなわち、上記従来のように段差または溝により反射端面を形成した表面波装置において、その反射端面の高さを適切な値に設定した場合にも、基板端面と反射端面の距離が大きくなると、通過帯域内にリップルが生じる等の問題があった。また、反射端面の高さを大きくしていくと同様に通過帯域内にリップルが生じるという問題があった。
【0004】
そこで、本発明の目的は、バルク波によるリップルを低減して、所望の共振特性、通過帯域特性を確実に得ることができる表面波装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたIDTとを備え、前記IDTの外側の前記圧電基板の上面側に表面波を反射させるための反射端面を構成する溝または段差を設けた表面波装置において、前記表面波装置が端面反射型の縦結合共振子型フィルタ、横結合共振子型フィルタ、ラダー型フィルタであり、表面波の波長をλとしたときに、前記圧電基板の端面と前記反射端面との距離Lを8λ以下に設定し、かつ前記反射端面の高さHを2λ〜4λに設定したことを特徴とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたIDTとを備え、前記IDTの外側の前記圧電基板の上面側に表面波を反射させるための反射端面を構成する溝または段差を設けた表面波装置において、前記表面波装置が端面反射型の表面波フィルタであり、表面波の波長をλとしたときに、前記圧電基板の端面と前記反射端面との距離Lを8λ以下に設定し、かつ前記反射端面の高さHを2λ〜4λに設定したことを特徴とする。
【0007】
なお、本発明における表面波装置は、表面波共振子、縦結合共振子型フィルタ、横結合共振子型フィルタ、ラダー型フィルタ等のSH波の表面波を利用した装置一般を含むものであり、1つ以上の任意の数のインターデジタルトランスデューサ(IDT)が圧電基板上に設けられ、少なくとも1つのIDTの少なくとも一方側に表面波を反射させるための反射端面を形成した構成を有するものである。
【0008】
また、本発明に係る通信機装置は上記の特徴を有する表面波装置を備えて構成される。これにより、特性が良好な通信機装置を得ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の第1実施形態に係る表面波装置の構成を図1〜図2を参照して説明する。図1は外観斜視図、図2は断面図である。なお、以下の図においてIDTの電極指の幅を広い幅で図示しているが、実際の製品においては電極指の幅は非常に細いものとなっている。
本実施形態の表面波装置は、端面反射型の縦結合共振子型表面波フィルタであり、平面形状が矩形の圧電基板2を備えている。圧電基板2は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス等の圧電セラミックス、またはLiNbO3、LiTaO3等の圧電単結晶により構成されている。圧電基板2は対向する端面21,22を有し、両端面21,22の内側の上面(一方主面)側に両端面21,22と平行に溝23,24がそれぞれ形成され、この溝23,24の内側の面23a,24aが表面波を反射させるための反射端面として機能するように構成されている。
【0010】
圧電基板2の上面の溝23,24の間には2つのIDT3,4が形成されている。IDT3は一対の櫛歯電極3a,3bからなり、櫛歯電極3a,3bはそれぞれ複数本の電極指を有し、櫛歯電極3aの電極指と櫛歯電極3bの電極指とは互いに間挿し合うように配置されている。同様に、IDT4は一対の櫛歯電極4a,4bからなり、櫛歯電極4a,4bは櫛歯電極3a,3bと同様に構成されている。各電極指は溝23,24と平行に配置され、IDT3,4の最も外側の電極指3c,4cはその外側端縁が反射端面23a,24aに接して配置され、表面波の波長をλとしたとき、IDT3,4の最も外側の電極指の幅は略λ/8とされ、他の電極指の幅はすべて略λ/4とされている。
【0011】
この構成おいて、一方のIDTに入力電圧を印加すると、SH波の表面波が励振され、励振された表面波は反射端面23a,24aを結ぶ方向に伝搬し、端面23a,24aで反射されてさらに基本波と高次モードの波とが結合し、定在波が端面23a,24a間に発生する。この定在波に基づく出力は、他方のIDTで取り出され、SH波の表面波を利用した縦結合共振子型フィルタとして動作する。
【0012】
そして、この表面波装置では、反射端面23a,24aから基板端面21,22までのそれぞれの距離Lを8λ以下となるように形成している。また、反射端面23a,24aの高さすなわち溝23,24の深さHを2λ〜4λの範囲となるように形成している。
【0013】
次に、本発明の第2実施形態に係る表面波装置の構成を図3に示す。本実施形態の表面波装置は、基板端面に段差を設けて反射端面を形成したものである。すなわち、この表面波装置では、圧電基板2の対向2端面21,22に段差25,26がそれぞれ形成されている。段差25,26は圧電基板2の上面側を矩形状に切り欠くように形成され、段差25,26よりも上方側の端面21a,22aを反射端面としている。この反射端面21a,22aの構成以外のIDTを構成する部分については、第1実施形態の構成と同様であり、その説明を省略する。
【0014】
この表面波装置では、反射端面21a,22aから基板端面21,22までのそれぞれの距離Lを8λ以下となるように形成し、反射端面21a,22aの高さすなわち段差25,26の圧電基板2上面からの距離Hを2λ〜4λの範囲となるように形成している。
【0015】
上記第1及び第2実施形態の表面波装置は、以下のように製造される。まず、圧電母基板に上記表面波装置を構成するIDTを多数形成する。次に、圧電母基板の上面側に反射端面を形成するための溝(図1及び図2における23,24)をダイサー等を用いて形成する。この溝の形成はIDTの最も外側の電極指3c,4cが所定の幅となるように、溝の内面にチッピング等が発生しないように精度よく行われる。この溝の側面の一方側が上記反射端面21a,22a,23a,24aとなっており、この溝の深さ(反射端面の高さ)は2λ〜4λの範囲に設定される。次に、溝の外側または溝内をダイサー等を用いて切断して個々の表面波装置に分離する。このときの切断面が上記圧電基板2の端面21,22となり、この切断面が各溝の内側の面から8λ以下に設定される。すなわち、上記溝の外側を切断すれば、第1実施形態の表面波装置となり、上記溝内を切断すれば第2実施形態の表面波装置となり基板端面に段差が形成される。このように、反射端面となる溝を形成した後反射端面とは異なる位置で圧電基板2を切断することにより、チッピング等のない精度の高い反射端面を形成している。
【0016】
次に、基板端面と反射端面の距離L、及び反射端面の高さHの限定理由を実験結果に基づいて説明する。なお、このような表面波装置において、切断分離前の状態すなわち上記距離Lを実質的に無限大とした場合(実際には上記距離Lを500λ以上とした場合)、基板端面でのバルク波の反射は起こらないので、リップルや挿入損失は最も小さくなる。また、挿入損失−周波数特性における帯域内リップルは帯域内GDT偏差に対応しており、帯域内リップルをGDT偏差で評価した。
図4は、上記第1及び第2実施形態の表面波装置において、圧電母基板を切断する前を基準としたときの切断後の上記距離Lと通過帯域内のGDT偏差の変化量の関係を示す図である。なお、IDT3,4の電極指の総対数を34対、表面波の波長λを20μm、反射端面の高さHを3λとして構成した中心周波数190MHz、通過帯域幅5MHzの携帯電話の1stIF用のフィルタである。図4に示すように、帯域内GDT偏差は基板端面と反射端面との距離Lが8λを境界として大きく変化し、距離Lが8λ以下でGDT偏差の変化量は小さく、距離Lが8λ以上でGDT偏差の変化量は大きくなっている。すなわち、距離Lを8λ以下に設定すれば、通過帯域内リップルを低減することができる。
【0017】
なお、反射端面にチッピング等が生じないように、つまり精度の高い反射端面を形成するために段差は必要であり、距離Lはλ/10以上に設定するのが好ましい。
【0018】
図5は、上記実施形態の表面波装置で反射端面の高さHと帯域内GDT偏差及び最小挿入損失の関係を示す図である。なお、基板端面と反射端面との距離Lをλとしたときのデータである。図5に示すように、帯域内GDT偏差は反射端面の高さHが2λ〜4λの範囲で小さくなっており使用レベルである0.125μs以下となり、反射端面の高さHが2λより小さくなると、表面波エネルギーを反射しきれず、最小挿入損失が大きくなっている。すなわち、反射端面の高さHを2λ〜4λの範囲に設定すれば、通過帯域内リップル及び挿入損失を低減することができ、良好な通過帯域特性を得ることができる。
【0019】
なお、上記実施形態では縦結合共振子型フィルタの構成を例にとって説明したが、表面波装置としては、横結合共振子型フィルタ、ラダー型フィルタまたは表面波共振子であってもよい。また、反射端面をIDTの両側に形成したものに限定されるものではなく、表面波装置を構成するIDTの片側に反射端面を設けIDTの他方側に反射器を設けた構成であってもよい。例えば、複数の表面波共振子を同一圧電基板上に多数配置してラダー型フィルタを構成する場合、反射端面による端面反射と反射器による反射とを利用した構成が採用される。
【0020】
次に、本発明の第3実施形態に係る通信機装置の構成を図6に示す。この通信機装置は、送信用フィルタTX及び受信用フィルタRXからなるデュプレクサDPXのアンテナ端にアンテナANTが接続され、送信用フィルタTXの入力端に送信回路が接続され、受信用フィルタRXの出力端に受信回路が接続されて構成されている。送信回路からの送信信号は送信用フィルタTXを通してアンテナANTから発信される。また、アンテナANTで受信された受信信号は受信用フィルタRXを通して受信回路に入力される。
【0021】
ここに、受信用フィルタRX、受信回路の1stIF用フィルタ、通信機装置の各種段間用フィルタまたは発振用素子として、本発明に係る表面波装置を採用することができる。本発明に係る表面波装置を用いることにより、特性が良好な通信機装置を得ることができる。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る表面波装置によれば、基板端面と反射端面の距離を8λ以下とすることにより、バルク波によって生じる通過帯域内のリップルを低減することができ、所望の共振特性または通過帯域特性を得ることができる。さらに、反射端面の高さを2λ〜4λの範囲内に設定することにより、通過帯域内のリップルを低減でき、所望の共振特性または通過帯域特性を得ることができる。
【0023】
また、本発明に係る表面波装置を実装することにより、特性が良好な通信機装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る表面波装置の斜視図である。
【図2】第1実施形態に係る表面波装置の断面図である。
【図3】第2実施形態に係る表面波装置の断面図である。
【図4】基板端面と反射端面との距離と帯域内GDT偏差の変化量の関係を示す図である。
【図5】反射端面の高さと帯域内特性(GDT偏差、挿入損失)の関係を示す図である。
【図6】第3実施形態に係る通信機装置のブロック図である。
【符号の説明】
2 圧電基板
21,22 基板端面
21a,22a 反射端面
23,24 溝
23a,24a 反射端面
3,4 IDT[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an end surface reflection type surface acoustic wave device using an SH type surface acoustic wave.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an end surface reflection type surface wave device using an SH type surface wave is known. The SH type surface wave is a surface wave whose main component is a component whose displacement is perpendicular to the surface wave propagation direction and parallel to the substrate surface, such as a BGS wave or a Love wave. As such an end surface reflection type surface wave device, in order to suppress bulk waves or to facilitate manufacture, a step or a groove is provided in the substrate end surface, and the upper end surface of the substrate end surface or the groove There is a structure having an inner surface as a reflection end face (see Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-82315 and 7-263998). For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-82315, the resonance of the SH wave is achieved by providing a step at a height position that is more than the thickness at which 80% of the SH wave energy is concentrated from the surface of the substrate. On the other hand, the influence of bulk wave resonance can be cut off, and unnecessary spurious based on bulk wave resonance is effectively suppressed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, even when the height of the reflection end face is set to a predetermined height or more as described above, desired resonance characteristics and passband characteristics may not be obtained. That is, in a surface acoustic wave device in which a reflection end face is formed by steps or grooves as in the conventional case, even if the height of the reflection end face is set to an appropriate value, if the distance between the substrate end face and the reflection end face increases, the surface wave device passes. There were problems such as ripples in the band. Further, when the height of the reflection end face is increased, there is a problem that ripples are generated in the passband.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a surface wave device that can reliably obtain desired resonance characteristics and passband characteristics by reducing ripples caused by bulk waves.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises a piezoelectric substrate and an IDT formed on the piezoelectric substrate, and a reflection end surface for reflecting surface waves on the upper surface side of the piezoelectric substrate outside the IDT. In the surface wave device provided with a groove or a step forming the surface wave device, the surface wave device is an end face reflection type longitudinally coupled resonator type filter, laterally coupled resonator type filter, ladder type filter , and the wavelength of the surface wave is λ The distance L between the end face of the piezoelectric substrate and the reflection end face is set to 8λ or less, and the height H of the reflection end face is set to 2λ to 4λ.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises a piezoelectric substrate and an IDT formed on the piezoelectric substrate, and a reflection end surface for reflecting surface waves on the upper surface side of the piezoelectric substrate outside the IDT. In the surface wave device provided with a groove or a step, the surface wave device is an end surface reflection type surface wave filter, and when the wavelength of the surface wave is λ, the end surface of the piezoelectric substrate and the reflection end surface The distance L is set to 8λ or less , and the height H of the reflection end face is set to 2λ to 4λ .
[0007]
The surface acoustic wave device in the present invention includes general devices using surface waves of SH waves such as surface acoustic wave resonators, longitudinally coupled resonator type filters, laterally coupled resonator type filters, ladder type filters, etc. One or more arbitrary numbers of interdigital transducers (IDT) are provided on a piezoelectric substrate, and a reflection end face for reflecting a surface wave is formed on at least one side of at least one IDT.
[0008]
The communication device according to the present invention includes a surface acoustic wave device having the above characteristics. Thereby, a communication apparatus with good characteristics can be obtained.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The configuration of the surface acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an external perspective view, and FIG. 2 is a cross-sectional view. In the following drawings, the width of the electrode finger of the IDT is shown as being wide, but in an actual product, the width of the electrode finger is very thin.
The surface acoustic wave device of this embodiment is an end face reflection type longitudinally coupled resonator surface acoustic wave filter, and includes a
[0010]
Two
[0011]
In this configuration, when an input voltage is applied to one IDT, the surface wave of the SH wave is excited, the excited surface wave propagates in the direction connecting the reflection end faces 23a and 24a, and is reflected by the
[0012]
In this surface acoustic wave device, each distance L from the
[0013]
Next, FIG. 3 shows a configuration of a surface acoustic wave device according to the second embodiment of the present invention. In the surface acoustic wave device of this embodiment, a reflection end surface is formed by providing a step on a substrate end surface. That is, in this surface acoustic wave device,
[0014]
In this surface wave device, each distance L from the reflection end faces 21a, 22a to the
[0015]
The surface acoustic wave devices of the first and second embodiments are manufactured as follows. First, a large number of IDTs constituting the surface wave device are formed on a piezoelectric mother substrate. Next, grooves (23 and 24 in FIGS. 1 and 2) for forming a reflection end face are formed on the upper surface side of the piezoelectric mother substrate using a dicer or the like. The groove is formed with high accuracy so that no chipping or the like occurs on the inner surface of the groove so that the outermost electrode fingers 3c and 4c of the IDT have a predetermined width. One side of the side surface of the groove is the
[0016]
Next, the reasons for limiting the distance L between the substrate end surface and the reflection end surface and the height H of the reflection end surface will be described based on experimental results. In such a surface wave device, the state before cutting and separation, that is, when the distance L is substantially infinite (actually when the distance L is 500λ or more), the bulk wave at the substrate end face Since no reflection occurs, ripple and insertion loss are minimized. Further, the in-band ripple in the insertion loss-frequency characteristic corresponds to the in-band GDT deviation, and the in-band ripple was evaluated by the GDT deviation.
FIG. 4 shows the relationship between the distance L after cutting and the amount of change in GDT deviation in the passband when the piezoelectric substrate is cut before, in the surface acoustic wave devices of the first and second embodiments. FIG. A filter for 1st IF of a mobile phone having a center frequency of 190 MHz and a passband width of 5 MHz, in which the total number of electrode fingers of
[0017]
In order to prevent chipping or the like from occurring on the reflection end face, that is, to form a highly accurate reflection end face, a step is necessary, and the distance L is preferably set to λ / 10 or more.
[0018]
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the height H of the reflection end face, the in-band GDT deviation, and the minimum insertion loss in the surface acoustic wave device of the above embodiment. The data is when the distance L between the substrate end face and the reflection end face is λ. As shown in FIG. 5, the in-band GDT deviation is small when the reflection end face height H is in the range of 2λ to 4λ and is less than 0.125 μs, which is the use level, and when the reflection end face height H is less than 2λ. The surface wave energy cannot be reflected and the minimum insertion loss is large. That is, if the height H of the reflection end face is set in the range of 2λ to 4λ, the ripple in the passband and the insertion loss can be reduced, and good passband characteristics can be obtained.
[0019]
In the above embodiment, the configuration of the longitudinally coupled resonator type filter has been described as an example. However, the surface acoustic wave device may be a laterally coupled resonator type filter, a ladder type filter, or a surface acoustic wave resonator. Further, the reflection end face is not limited to the one formed on both sides of the IDT, and the reflection end face may be provided on one side of the IDT constituting the surface wave device and the reflector may be provided on the other side of the IDT. . For example, when a ladder type filter is configured by arranging a plurality of surface wave resonators on the same piezoelectric substrate, a configuration using end surface reflection by a reflection end surface and reflection by a reflector is employed.
[0020]
Next, the configuration of a communication device according to the third embodiment of the present invention is shown in FIG. In this communication apparatus, an antenna ANT is connected to an antenna end of a duplexer DPX including a transmission filter TX and a reception filter RX, a transmission circuit is connected to an input end of the transmission filter TX, and an output end of the reception filter RX. The receiver circuit is connected to the receiver. A transmission signal from the transmission circuit is transmitted from the antenna ANT through the transmission filter TX. A reception signal received by the antenna ANT is input to the reception circuit through the reception filter RX.
[0021]
Here, the surface acoustic wave device according to the present invention can be employed as the reception filter RX, the 1st IF filter of the reception circuit, the various interstage filters of the communication device, or the oscillation element. By using the surface acoustic wave device according to the present invention, a communication device having good characteristics can be obtained.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the surface acoustic wave device of the present invention, by setting the distance between the substrate end surface and the reflection end surface to 8λ or less, ripples in the passband caused by bulk waves can be reduced, Resonance characteristics or passband characteristics can be obtained. Furthermore, by setting the height of the reflection end face within a range of 2λ to 4λ, ripples in the passband can be reduced, and desired resonance characteristics or passband characteristics can be obtained.
[0023]
In addition, by mounting the surface acoustic wave device according to the present invention, a communication device having good characteristics can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a surface acoustic wave device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the surface acoustic wave device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a surface acoustic wave device according to a second embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a distance between a substrate end surface and a reflection end surface and an amount of change in an in-band GDT deviation.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the height of a reflection end face and in-band characteristics (GDT deviation, insertion loss).
FIG. 6 is a block diagram of a communication device according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
2
Claims (4)
前記表面波装置が端面反射型の縦結合共振子型フィルタであり、
表面波の波長をλとしたときに、前記圧電基板の端面と前記反射端面との距離Lを8λ以下に設定し、かつ前記反射端面の高さHを2λ〜4λに設定したことを特徴とする表面波装置。A surface acoustic wave device comprising: a piezoelectric substrate; and an IDT formed on the piezoelectric substrate, wherein a groove or a step forming a reflection end surface for reflecting a surface wave on the upper surface side of the piezoelectric substrate outside the IDT is provided. In
The surface acoustic wave device is an end face reflection type longitudinally coupled resonator type filter ,
When the wavelength of the surface wave is λ, the distance L between the end face of the piezoelectric substrate and the reflecting end face is set to 8λ or less, and the height H of the reflecting end face is set to 2λ to 4λ. Surface wave device.
前記表面波装置が端面反射型の横結合共振子型フィルタであり、
表面波の波長をλとしたときに、前記圧電基板の端面と前記反射端面との距離Lを8λ以下に設定し、かつ前記反射端面の高さHを2λ〜4λに設定したことを特徴とする表面波装置。 A surface acoustic wave device comprising: a piezoelectric substrate; and an IDT formed on the piezoelectric substrate, wherein a groove or a step forming a reflection end surface for reflecting a surface wave on the upper surface side of the piezoelectric substrate outside the IDT is provided. In
The surface acoustic wave device is an end face reflection type laterally coupled resonator type filter,
When the wavelength of the surface wave is λ, the distance L between the end face of the piezoelectric substrate and the reflecting end face is set to 8λ or less, and the height H of the reflecting end face is set to 2λ to 4λ. Surface wave device .
前記表面波装置が端面反射型のラダー型フィルタであり、
表面波の波長をλとしたときに、前記圧電基板の端面と前記反射端面との距離Lを8λ以下に設定し、かつ前記反射端面の高さHを2λ〜4λに設定したことを特徴とする表面波装置。 A surface acoustic wave device comprising: a piezoelectric substrate; and an IDT formed on the piezoelectric substrate, wherein a groove or a step forming a reflection end surface for reflecting a surface wave on the upper surface side of the piezoelectric substrate outside the IDT is provided. In
The surface wave device is an end surface reflection type ladder filter,
When the wavelength of the surface wave is λ, the distance L between the end face of the piezoelectric substrate and the reflecting end face is set to 8λ or less, and the height H of the reflecting end face is set to 2λ to 4λ. Surface wave device .
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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